(57)【要約】  測距装置の誤検出を低減する。レーザ光（Ｌ）を投射する投光手段（１０１）と、回転軸Ｃに対して光軸が角度ａで回転するように投光手段（１０１）から投射されるレーザ光（Ｌ）を掃引する第一掃引手段（１０２）と、投光手段（１０１）から投射されるレーザ光（Ｌ）が対象物に当たって反射する反射光（Ｒ）を受光した場合に信号を送信する受光手段（１０３）とを備え、角度ａは、８０度≦ａ＜９０度である。
2011155002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を投射する投光手段と、
回転軸に対して光軸が角度ａで回転するように前記投光手段から投射されるレーザ光を掃引する第一掃引手段と、
前記投光手段から投射されるレーザ光が対象物に当たって反射する反射光を受光した場合に信号を送信する受光手段とを備え、
前記角度ａは、８０度≦ａ＜９０度である
測距装置。
【請求項２】
前記第一掃引手段は、
回転軸と交差し、前記投光手段から投射されるレーザ光を反射する反射面を有する反射部と、
前記反射部を回転軸を中心に回転させる回転部とを備え、
前記投光手段は、
回転軸に沿って前記反射部の反射面にレーザ光を照射する
請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記第一掃引手段はさらに、
前記反射面の回転軸に対する角度を変更する角度変更手段を備える
請求項２に記載の測距装置。
【請求項４】
前記受光手段の視野の中でもっとも感度のよい方向を受光方向とした場合に、
回転軸に対して受光方向が前記角度ａで回転するように受光方向を掃引する第二掃引手段
を備える請求項１に記載の測距装置。
【請求項５】
レーザ光を投射する投光手段と、
回転軸に対し直交する軸から所定角度傾けた状態で光軸が回転するように前記投光手段から投射されるレーザ光を掃引する第一掃引手段と、
前記投光手段から投射されるレーザ光が対象物に当たって反射する反射光を受光した場合に信号を送信する受光手段と
を備える測距装置。
【請求項６】
レーザ光を投射する投光手段と、
走行方向に対して光軸が角度ｂで回転するように前記投光手段から投射されるレーザ光を掃引する第一掃引手段と、
前記投光手段から投射されるレーザ光が対象物に当たって反射する反射光を受光した場合に信号を送信する受光手段と、
前記受光手段からの信号に基づき自身の走行速度を減速させる制御部とを備え、
前記角度ｂは、０度＜ｂ≦１０度である
走行車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、レーザ光を投射し、対象物からの反射光に基づき対象物までの距離に関する情報を得る測距装置、および、当該測距装置を備える走行車に関する。
【背景技術】
【０００２】
無人搬送車などの走行車には、障害物との衝突を回避するために、また、作業者との接触を回避するためにレーザ光を用いた測距装置が搭載されている。【０００３】
この測距装置は、レーザ光を回転させながら投射し、走行車相互や障害物、作業者等の対象物によって反射した反射光を受光することにより、危険領域内に対象物が存在するか否かを検出したり、対象物までの距離を検出したりするものである。そして、走行車は測距装置から得られる情報に基づき、走行が制御され、衝突や接触を回避するものとなっている。【０００４】
例えば、特許文献１においては、回転する鏡の回転軸と交差する点に所定の角度でレーザ光を照射することで、鏡の回転軸を中心としてレーザ光を回転させると共に、回転軸に沿う方向にレーザ光を蛇行させることで、対象物の距離ばかりでなく、測距装置に対する対象物の角度までも検出する測距装置が開示されている。【０００５】
上記従来の測距装置を、複数台の走行車のそれぞれに取り付けて一つの工場内で運用する場合、一の走行車に取り付けられた測距装置から投射された光が予期せぬ対象物に反射し、他の走行車に取り付けられた測距装置に受光される場合がある。この場合、他の走行車の測距装置は、不必要な対象物を検出する誤検出が発生することとなるため、走行車が停止するなど工場全体としての走行車の運用に不具合が発生することがある。【０００６】
そこで、従来においては、図５Ａに示すように、走行車２００の走行方向に対して測距装置１００を数度傾けて取り付けることで、投射されるレーザ光Ｌの回転軸Ｃを傾かせ、走行車２００相互間の誤検出を回避する方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２３６７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、測距装置１００を走行車の走行方向に対して傾けただけでは、図５Ｂに示すように走行車２００の走行方向に対して垂直にレーザ光Ｌが投射される場合、レーザ光Ｌは床面Ｆと平行に投射されることとなる。この場合、走行車２００相互間の誤検出が発生する場合があり問題となっている。【０００９】
本願発明は、前記問題に鑑みなされたものであり、走行車相互間の誤検出の発生をできる限り抑止することができる測距装置、および、当該測距装置を備える走行車の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本願発明にかかる測距装置は、レーザ光を投射する投光手段と、回転軸に対して光軸が角度ａで回転するように前記投光手段から投射されるレーザ光を掃引する第一掃引手段と、前記投光手段から投射されるレーザ光が対象物に当たって反射する反射光を受光した場合に信号を送信する受光手段とを備え、前記角度ａは、８０度≦ａ＜９０度であることを特徴としている。【００１１】
また、前記第一掃引手段は、回転軸と交差し、投光手段から投射されるレーザ光を反射する反射面を有する反射部と、前記反射部を回転軸を中心に回転させる回転部とを備え、前記投光手段は、回転軸に沿って前記反射部の反射面にレーザ光を照射するものでもよい。【００１２】
これによれば、回転角度によってレーザ光が投射される角度が変わることなく、回転軸に対する角度を一定に維持してレーザ光が回転するため、同種の測距装置が複数個配置されるような場合でも、他の測距装置から投射された光を受光する誤検出を可及的に抑制することができる。【００１３】
また、レーザ光の投射角度が一定であるため、対象物の距離、および、大きさ（高さ）のいずれか一方が解っている場合、反射光を受光するか否かで他方の情報を取得することができる。例えば、対象物の大きさが既知の場合、反射光を受光することで、測距装置と対象物との距離が所定の範囲内にあることを検知することが可能となる。【００１４】
また、前記第一掃引手段はさらに、前記反射面の回転軸に対する角度を変更する角度変更手段を備えるものでもよい。【００１５】
これによれば、対象物の距離、および、大きさ（高さ）のいずれか一方から他方を検出するための閾値を変更することが可能となり、測距装置の汎用性を向上させることが可能となる。【００１６】
また、前記受光手段の視野の中でもっとも感度のよい方向を受光方向とした場合に、回転軸に対して受光方向が前記角度ａで回転するように受光方向を掃引する第二掃引手段を備えるものでもよい。【００１７】
これによれば、反射光が入射するであろう方向に、受光方向を向けることができるため、測距装置の感度を向上させることが可能となる。また、他に発生する光によって反射光が検出できなくなるような現象を回避することが可能となる。【００１８】
また、上記目的を達成するために、本願発明に係る走行車は、レーザ光を投射する投光手段と、走行方向に対して光軸が角度ｂで回転するように前記投光手段から投射されるレーザ光を掃引する第一掃引手段と、前記投光手段から投射されるレーザ光が対象物に当たって反射する反射光を受光した場合に信号を送信する受光手段と、前記受光手段からの信号に基づき自身の走行速度を減速させる制御部とを備え、前記角度ｂは、０度＜ｂ≦１０度であることを特徴としている。【００１９】
これによれば、走行車が走行する床面に対してレーザ光が投射される角度が変わることなく、回転軸に対する角度を一定に維持してレーザ光が回転するため、同種の走行車が複数台走行するような工場内でも、他の測距装置から投射された光を受光して走行車を停止させるような誤検出を可及的に抑制することができる。【００２０】
また、レーザ光の投射角度が一定であるため、対象物の距離、および、大きさ（高さ）のいずれか一方が解っている場合、反射光を受光するか否かで他方の情報を取得することができる。例えば、対象物の大きさが既知の場合、反射光を受光することで、測距装置と対象物との距離が所定の範囲内にあることを検知し、走行車を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本願発明によれば、誤検出を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、測距装置の全体を模式的に示す斜示図である。
【図２】図２は、測距装置を切り欠いて模式的に側方から示す平面図である。
【図３】図３は、測距装置から得られる信号に基づき演算を行う演算部と測距装置の各構成との接続関係を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、走行車を側方から模式的に示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、走行車を前方から模式的に示す平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、従来の走行車を側方から模式的に示す平面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、従来の走行車を前方から模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本願発明に係る測距装置１００の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１は、測距装置の全体を模式的に示す斜示図である。
【００２５】
図２は、測距装置を切り欠いて模式的に側方から示す平面図である。
【００２６】
同図に示すように、測距装置１００は、レーザ光Ｌを投射し、対象物（図示せず）に反射した反射光Ｒを受光して距離に関する情報を取得し、障害物の有無や障害物までの距離を取得する障害物センサなどと称される装置であり、投光手段１０１と、第一掃引手段１０２と、受光手段１０３と、基体１０４とを備えている。
【００２７】
投光手段１０１は、レーザ光Ｌを投射する光源である。本実施の形態の場合、投光手段１０１は、レーザ光Ｌを回転軸Ｃ上に投射できるように、レンズ（図示せず）を備え、基体１０４の底面部に固定されている。投光手段１０１から投射されるレーザ光Ｌの種類は特に限定されるものではないが、外乱光の影響を最小限に抑えるためには赤外光を採用することが好ましい。
【００２８】
第一掃引手段１０２は、回転軸Ｃに対してレーザ光Ｌの光軸が角度ａで回転するように投光手段１０１から投射されるレーザ光Ｌを掃引する装置である。本実施の形態の場合、第一掃引手段１０２は、反射部１２０と回転部１２１とを備えている。
【００２９】
反射部１２０は、回転軸Ｃと交差し、投光手段１０１から投射されるレーザ光Ｌを反射する反射面１２２を有する鏡状の部材である。反射部１２０の反射面１２２の角度は、回転軸Ｃ上に投射されたレーザ光Ｌが回転軸Ｃに対し８０度≦ａ＜９０度となるような角度に配置されている。また、反射部１２０は、軸体１２３の上端部に取り付けられており、回転軸Ｃを中心に回転する軸体１２３と共に回転し、かつ、前記角度が維持できるように取り付けられている。
【００３０】
角度ａは、９０度であると、他の測距装置からのレーザ光Ｌによる反射光Ｒを受光する可能性が高まるため望ましくない。また、８０度未満になると、測距装置１００と対象物との距離がかなり短くならないと反射光Ｒが得られないため、測距装置１００としての機能が果たせなくなる。以上から、測距装置１００として実質的に選択される角度ａは８５度≦ａ≦８９度と考えられる。
【００３１】
回転部１２１は、反射部１２０を回転軸Ｃを中心に一定方向に回転させる装置である。本実施の形態の場合、回転部１２１には筒状の軸体１２３を回転させることのできるモータが採用されている。また、回転部１２１は、基体１０４に対しブラケット１０５を介して固定されている。
【００３２】
上記第一掃引手段１０２により、投光手段１０１から回転軸Ｃに投射されるレーザ光Ｌを反射部１２０の反射面１２２に反射させることで放射方向にレーザ光Ｌを反射させることができる。そして、反射部１２０がレーザ光Ｌの入射角を変更することなく回転軸Ｃを中心として回転するため、レーザ光Ｌを角度ａを維持したまま、回転軸Ｃの周りを回転するように掃引することが可能となる。
【００３３】
なお、第一掃引手段１０２は、上記実施の形態に限定されるものでは無い。例えば、軸体１２３、および、反射部１２０を一定方向に回転させるのではなく、回転と逆回転とを繰り返し軸体１２３、および、反射部１２０を回転揺動させるものでもかまわない。また、反射部１２０を備えることなく、投光手段１０１自体を回転、または、回転揺動させるものでもかまわない。
【００３４】
受光手段１０３は、投光手段１０１から投射されるレーザ光Ｌが対象物に当たって反射する反射光Ｒを受光した場合に信号を送信する装置である。例えば、受光手段１０３としは、フォトダイオード等の光センサを挙示することができ、投光手段１０１が投射するレーザ光Ｌの種類に応じて適宜採用される。本実施の形態の場合、受光手段１０３は、反射光Ｒを回転軸Ｃ上で受光できるように、レンズ（図示せず）を備え、基体１０４の天井部に固定されている。
【００３５】
本実施の形態の場合、測距装置１００は、第二掃引手段１０６を備えている。第二掃引手段１０６は、受光手段１０３の視野の中でもっとも感度のよい方向を受光方向（同図中、反射光Ｒと同じ方向）とした場合に、回転軸Ｃに対して受光方向が前記角度ａで回転するように受光方向を掃引する装置である。本実施の形態の場合、第二掃引手段１０６は、受光反射部１６０と、回転部とを備えている。なお、本実施の形態の場合、第二掃引手段１０６を構成する回転部は、第一掃引手段１０２を構成する回転部１２１と共通している。
【００３６】
受光反射部１６０は、回転軸Ｃと交差し、対象物から反射した反射光Ｒを反射する受光反射面１６２を有する鏡状の部材である。受光反射部１６０の受光反射面１６２の角度は、受光方向が回転軸Ｃに対し８０度≦ａ＜９０度となるような角度に配置されている。また、受光反射部１６０は、反射部１２０を介して軸体１２３の上端部に取り付けられており、回転軸Ｃを中心に回転する軸体１２３と共に回転し、かつ、前記角度が維持できるように取り付けられている。なお、反射光Ｒはある程度散乱しているため、受光反射面１６２は、散乱光を集光することのできる凹面鏡でもかまわない。
【００３７】
以上の様に、回転部を第一掃引手段１０２と共通することにより、レーザ光Ｌを投射する方向と受光方向とが常に一致するため、レーザ光Ｌが対象物に反射した反射光Ｒを効率よく受光することができ、測距装置１００の感度を向上させることができる。
【００３８】
なお、第二掃引手段１０６は、上記実施の形態に限定されるものでは無い。例えば、受光反射部１６０を一定方向に回転させるのではなく、回転と逆回転とを繰り返し回転軸Ｃの周りに回転揺動させるものでもかまわない。また、受光手段１０３自体を回転、または、回転揺動させるものでもかまわない。また、受光手段１０３は、受光反射部１６０を円錐形状などにすることにより、基体１０４に対して静止状態であらゆる方向や限定された方向から来る反射光Ｒを受光するものでもかまわない。
【００３９】
基体１０４は、上記各手段や部材を取り付けるための基礎となる部材である。本実施の形態の場合、投光手段１０１が投射するレーザ光Ｌと、第一掃引手段１０２が反射部１２０を回転させる回転軸Ｃと受光手段１０３が受光する受光方向が一致し、これらが相互にずれることのない剛性を備えている。
【００４０】
図３は、測距装置から得られる信号に基づき演算を行う演算部と測距装置の各構成との接続関係を示す図である。
【００４１】
受光回路１７３は、受光手段１０３から入力された信号を増幅すると共に、増幅した信号を演算部１７０に入力させる装置である。
【００４２】
投光回路１７１は、演算部１７０から入力された信号を、投光手段１０１を駆動させるのに必要な大きさに増幅すると共に、増幅した信号を投光手段１０１に入力させる装置である。
【００４３】
演算部１７０は、各種情報を処理することのできる装置であり、一般的なコンピュータである。本実施の形態の場合、演算部１７０は、投光手段１０１が出射したレーザ光Ｌと受光手段１０３に受光された反射光Ｒとに基づいて、対象物までの距離を演算する処理部である。具体的には、レーザ光Ｌと反射光Ｒとの間の位相差から距離を検出する距離検出アルゴリズムに基づいて、回転軸Ｃの半径方向外側に位置する対象物までの距離を演算している。なお、位相差から距離を算出するアルゴリズムは一般的に公知であるため、ここではその説明は省略する。
【００４４】
また、演算部１７０は、第一掃引手段１０２から得られる回転情報に基づいて、基体１０４に対する対象物の方向や、対象物の大きさ（幅）を算出する。
【００４５】
ここで、回転情報とは、回転部１２１がサーボモータなど回転角に関する情報を出力できる装置であれば、当該情報であり、また、軸体１２３などにエンコーダを設ける場合は当該エンコーダからの情報である。
【００４６】
演算部１７０は、受光手段１０３から信号が得られた際の回転情報に基づき対象物の位置を算出することが可能となる。また、受光手段１０３から信号が得られるタイミングと得られた信号が得られなくなるタイミングと対象物との距離により対象物の大きさ（幅）を演算することも可能である。
【００４７】
次に、上記構成の測距装置１００を備えた走行車に基づき、測距装置１００の使用態様を説明する。
【００４８】
図４Ａは、走行車を側方から模式的に示す平面図である。
【００４９】
図４Ｂは、走行車を前方から模式的に示す平面図である。
【００５０】
走行車２００は、例えば、軌条に沿って走行する無人搬送車やクリーンルーム等において物品を搬送する搬送車である。走行車２００は、制御部２０１を備えている。
【００５１】
制御部２０１は、測距装置１００の受光手段１０３からの信号に基づき走行速度を減速させる処理部である。本実施の形態の場合、測距装置１００と制御部２０１との間には演算部１７０が介在配置されており、受光手段１０３からの信号に基づき演算処理された信号により、走行車２００の減速や停止や方向転換など走行車２００の動作を制御している。
【００５２】
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。
【００５３】
具体的には、投光手段１０１と受光手段１０３とを逆の位置に取り付けるものでもよい。また、測距装置１００をカバーで覆い、回転状態で掃引されるレーザ光Ｌの限定された範囲のみを利用するものでもかまわない。例えば、走行方向を中心として左右に９０度の範囲のみレーザ光Ｌが投射されるものでもよい。また、特定の波長範囲の光だけを透過し、それ以外の光を透過しないフィルタ材で覆うものでもよい。
【００５４】
また、演算部１７０が、光をパルス状に強度変調して受光手段１０３が出力する信号との時間差を計測することにより距離を求めるＴＯＦ方式や、レーザ光Ｌをある一定の周波数でＡＭ強度変調して受光信号との位相差から距離を求めるＡＭ方式や、レーザ光Ｌを三角波の形で波長変調し、干渉光の周波数信号から距離を求めるＦＭ方式等の距離検出アルゴリズムを使用するものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本願発明は、例えば、無人走行車や移動ロボット等に搭載される測距装置、および、無人走行車、移動ロボットに適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００  測距装置
１０１  投光手段
１０２  第一掃引手段
１０３  受光手段
１０４  基体
１０５  ブラケット
１０６  第二掃引手段
１２０  反射部
１２１  回転部
１２２  反射面
１２３  軸体
１６０  受光反射部
１６２  受光反射面
１７０  演算部
１７１  投光回路
１７３  受光回路
２００  走行車
２０１  制御部
【図１】
2011155002.tif 000003
【図２】
2011155002.tif 000004
【図３】
2011155002.tif 000005
【図４Ａ】
2011155002.tif 000006
【図４Ｂ】
2011155002.tif 000007
【図５Ａ】
2011155002.tif 000008
【図５Ｂ】
2011155002.tif 000009
【国際調査報告】
2011155002.tif 000010
2011155002.tif 000011
2011155002.tif 000012
2011155002.tif 000013